Картофель и биотехнологии

Международный год картофеля 2008
Картофель и биотехнологии
Сохранение в условиях
«ин витро», использование
молекулярных
маркеров и технологии
рекомбинирования
ДНК открывают
новые возможности в
области производства и
трансформации картофеля
Ключевые положения
В картофельной отрасли выгодно
используются преимущества
последних крупнейших открытий
в области генетики, физиологии и
патологии картофеля.
Микроразмножение помогает
развивающимся странам
выращивать недорогой, здоровый
семенной картофель и повышать
его урожайность.
Использование молекулярных
маркеров помогает
идентифицировать желательные
признаки в коллекциях картофеля,
тем самым упрощая селекцию
улучшенных сортов.
Определение нуклеотидной
последовательности полного
генома картофеля, которое ведется
в настоящее время, позволит
значительно расширить знания
и понимание генетических
взаимодействий и функциональных
признаков картофеля.
Генетически модифицированные
сорта позволяют получать более
стабильный урожай, повышать
питательную ценность и упростить
непищевое промышленное
использование картофеля,
однако они должны подвергаться
тщательной оценке до выпуска.
Новые методы молекулярной
биологии и выращивания
клеточных культур растений
позволили ученым лучше понять,
как картофель размножается,
растет и производит клубни, как он
взаимодействует с вредителями
и заболеваниями, а также как он
борется с неблагоприятными
воздействиями окружающей среды.
Эти достижения открывают новые
возможности для картофельной
отрасли благодаря резкому
увеличению урожайности,
повышению питательной ценности
клубней и созданию условий
для многочисленных непищевых
способов использования
картофельного крахмала, таких
как производство пластических
полимеров.
Производство
высококачественного
посадочного материала
В отличие от других основных
полевых культур картофель
размножается вегетативным путем
в виде клонов, что обеспечивает
стабильное, «верное оригиналу»
размножение. Однако клубни,
взятые от больного растения,
также передают заболевание своему
потомству. Во избежание этого,
семенные картофельные клубни
следует выращивать в условиях
строгого контроля за заболеваниями,
что увеличивает стоимость
посадочного материала и
делает его менее доступным
для фермеров в развивающихся
странах.
Микроразмножение или
размножение в «ин витро»
представляет собой недорогое
решение проблемы наличия
патогенных микроорганизмов
в семенном картофеле.
Проростки можно
размножать неограниченное
число раз путем разрезания
их на части с одним
узлом и культивирования
черенков. У проростков
можно индуцировать
образование небольших
клубней непосредственно
в контейнерах, либо
их можно пересадить в
грунт, где они будут расти и дадут
недорогой, здоровый семенной
картофель. Данная технология
очень популярна и широко
используется в коммерческих
целях в ряде развивающихся
стран и стран с переходной
экономикой*. Например, во
Вьетнаме размножение «ин витро»,
используемое самими фермерами,
помогло удвоить урожай
картофеля за несколько лет.
Защита и исследование
разнообразия картофеля
Из всех культивируемых растений
картофель обладает наиболее богатым
генетическим разнообразием.
Генетические ресурсы картофеля в
южноамериканских Андах включают
его диких родственников, исконно
культивируемые виды, сорта,
выведенные местными фермерами,
а также гибриды культивируемых
и диких растений. Они обладают
множеством полезных признаков,
таких как сопротивляемость
вредителям и болезням, питательная
ценность, вкусовые качества и
адаптируемость к экстремальным
климатическим условиям. Ведется
непрерывная работа по их сбору,
описанию и сохранению в генных
банках, при этом некоторые
признаки передаются коммерческим
линиям картофеля путем
скрещивания.
Для защиты коллекций сортов
картофеля и их диких и
культивируемых родственников
от вспышек заболеваний и
вредителей, ученые используют
разновидность технологии
микроразмножения для
сохранения образцов картофеля
«ин витро» в стерильных условиях.
Образцы тщательно изучаются с
использованием молекулярных
маркеров - идентифицируемых
последовательностей ДНК с известной
локализацией на хромосомах
генома и передаваемых в
соответствии со стандартными
законам наследственности.
Получение улучшенных
сортов
У картофеля сложная генетика и
наследственность, и выведение
* Источник: ФАО – BioDeC, база
данных ФАО по биотехнологиям в
развивающихся странах
www.fao.org/biotech/inventory_admin/
dep/default.asp
Глоссарий
улучшенных сортов путем обычного
скрещивания представляет собой
непростой и длительным процесс.
Скрининг с использованием
молекулярных маркеров и
другие молекулярные технологии
сегодня широко применяются
для совершенствования и
расширения традиционных
подходов к использованию
картофеля в производстве
пищевых продуктов. Молекулярные
маркеры для представляющих
интерес характеристик помогают
идентифицировать желательные
признаки и облегчают селекцию
улучшенных сортов. Такие методы
в настоящее время используются
в ряде развивающихся стран и
стран с переходной экономикой,
и предполагается, что в течение
нескольких ближайших лет будут
выпущены новые коммерческие
сорта.
Благодаря усилиям Консорциума
по секвенированию генома
картофеля достигнут значительный
прогресс в картировании
полной последовательности
ДНК картофельного генома, что
позволит расширить наши знания
о генах и белках этого растения,
а также их функциональных
признаках. Технические
достижения в области структурной
и функциональной геномики
картофеля, а также способность
встраивать представляющие
интерес гены в геном растения
расширили возможности
генетической трансформации
картофеля с помощью технологий
О МГК 2008
Международный год картофеля,
который будет отмечаться в течение
2008 года, преследует цель повысить
осведомленность в мире о ключевой
роли картофеля в сельском хозяйстве,
экономике и обеспеченности
продовольствием в мире.
www.potato2008.org
Источника
Информация предоставлена
Подразделением Исследований и
Подразделением растениеводства и защиты
растений ФАО
клеточная культура – рост клеток «ин витро» изолированно от
многоклеточных организмов.
функциональная геномика – наука, предметом которой является
определение схем экспрессии генов и их взаимодействия в геноме.
геном – совокупность генетического материала, находящегося в
каждой клетке организма.
секвенирование генома – процесс определения точной
последовательности химических структурных элементов,
составляющих ДНК организма.
генетически модифицированный – трансформированный путем
внедрения одного или нескольких трансгенов.
ин витро – в искусственных условиях (например, клетки, ткани или
органы, выращиваемые в стеклянных или пластиковых контейнерах).
микроразмножение – размножение или воспроизведение
растительного материала ин витро в асептических и контролируемых
внешних условиях.
молекулярная биология – наука, предметом которой являются
процессы жизнедеятельности на молекулярном уровне.
молекулярный маркер – генетический маркер, анализируемый на
уровне ДНК.
признак – одна из многочисленных характеристик, определяющих
организм.
трансген – изолированная генная последовательность – часто
полученная от других видов – используемая для трансформации
организма.
рекомбинирования ДНК. Трансгенные
сорта, резистентные к колорадскому
жуку и вирусным заболеваниям,
были выпущены для коммерческого
использования в США и Канаде
в начале 1990-х гг., и в будущем
также ожидается выпуск новых
коммерческих сортов.
также открывают новые возможности
для непищевого использования в
промышленности. Однако до выпуска
таких сортов необходимо тщательно
взвешивать все аспекты, связанные
с биологической и пищевой
безопасностью.
Трансгенные сорта картофеля
позволяют увеличивать урожайность
и объем производства картофеля, а
Контакты:
Секретариат Международного года
картофеля
Продовольственная и
сельскохозяйственная организация
Объединенных Наций (FAO)
Room C-776
Viale delle Terme di Caracalla
00153 Rome, Italy
Тел. + (39) 06-5705-5859, 06-5705-4233
E-mail: [email protected]